Pmem使用小结

转自：http://blog.csdn.net/long19851105/article/details/6600452

基本原理

Pmem是为了实现共享大尺寸连续物理内存而开发的一种机制，该机制对dsp，gpu等部件非常有用。Pmem相当于把系统内存划分出一部分单独管理，即不被linux mm管理，实际上linux mm根本看不到这段内存。

Pmem与Ashmem的区别

Pmem和Ashmem都通过mmap来实现共享内存，其区别在于Pmem的共享区域是一段连续的物理内存，而Ashmem的共享区域在虚拟空间是连续的，物理内存却不一定连续。dsp和某些设备只能工作在连续的物理内存上，这样cpu与dsp之间的通信就需要通过Pmem来实现。

Pmem的实现

Pmem的源代码在drivers/misc/pmem.c中，Pmem驱动依赖于linux的misc device和platform driver框架，一个系统可以有多个Pmem，默认的是最多10个。Pmem暴露4组操作，分别是platform driver的probe和remove操作； misc device的fops接口和vm_ops操作。模块初始化时会注册一个platform driver，在之后probe时，创建misc设备文件，分配内存，完成初始化工作。

Pmem通过pmem_info，pmem_data，pmem_region三个结构体维护分配的共享内存，其中pmem_info代表一个Pmem设备分配的内存块，pmem_data代表该内存块的一个子块，pmem_region则把每个子块分成多个区域。 pmem_data是分配的基本单位，即每次应用层要分配一块Pmem内存，就会有一个pmem_data来表示这个被分配的内存块，实际上在open的时候，并不是open一个pmem_info表示的整个Pmem内存块，而是创建一个pmem_data以备使用。一个应用可以通过ioctl来分配 pmem_data中的一个区域，并可以把它map到进程空间；并不一定每次都要分配和map整个pmem_data内存块。

上面三个数据结构的关系可以用下面的图来表示

Pmem驱动会创建/dev/pme、/dev/adsp，实现了pmem_open，pmem_mmap，pmem_release和pmem_ioctl，应用层可以通过open，mmap，close，ioctl来操作Pmem设备文件。其中ioctl支持的命令如下：

l PMEM_GET_PHYS获取物理地址

l PMEM_MAP映射一段内存

l PMEM_GET_SIZE返回pmem分配的内存大小

l PMEM_UNMAPunmap一段内存

l PMEM_ALLOCATE分配pmem空间，len 是参数，如果已分配则失败

l PMEM_CONNECT将一个pmem file与其他相连接

l PMEM_GET_TOTAL_SIZE返回pmem device内存的大小

用户接口

一个进程首先打开Pmem设备，通过ioctl(PMEM_ALLOCATE)分配内存，它mmap这段内存到自己的进程空间后，该进程成为 master进程。其他进程可以重新打开这个pmem设 备，通过调用ioctl(PMEM_CONNECT)将自己的pmem_data与master进程的pmem_data建立连接关系，这个进程就成为client进程。Client进程可以通过mmap将master Pmem中的一段或全部重新映射到自己的进程空间，这样就实现了共享Pmem内存。如果是GPU或DSP则可以通过ioctl(PMEM_GET_PHYS)获取物理地址进行操作

Pmem很好的满足高通芯片中MDP、GPU等需要连续物理内存的设备，这里我稍微小结一些自己的理解，做个记录：
1.如何使用，这里要分两种情况：

第一种：在一个进程中自己分配自己使用，直接open之后mmap就ok了。
pmem_fd = open("/dev/pmem_device", O_RDWR, 0)
pmem_base = mmap(0, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, pmem_fd, 0)

第二种：需要在不同的进程中共享。这需要用到Pmem的Connect功能，先来理解下面的代码：
pmem_fd0 = open("/dev/pmem_device", O_RDWR, 0)
pmem_base = mmap(0, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, pmem_fd0, 0)
pmem_fd1 = open("/dev/pmem_device", O_RDWR, 0)
ret = ioctl(pmem_fd1, PMEM_CONNECT, pmem_fd0)
ret = ioctl(pmem_fd1 , PMEM_MAP, ®ion1)

通过Connect之后，pmem_fd1就获得了和pmem_fd0同样的Pmem空间。一个进程打开Pmem设备，通过mmap操作映射内存到进程空间后，该进程成为了该Pmem的Master进程。其他进程通过Connect操作将自己的Pmem data和Master的Pmem data连接之后，就成为该Pmem的Client进程。在Android中，通过Binder, 实现了跨进程传递Pmem fd。相关代码见MemoryHeapBase.cpp和MemoryHeapPmem.cpp，具体使用可以看下面的简化代码：
masterHeap = new MemoryHeapBase(Pmem_device,size,xxx)//对应主进程，申请Pmem
clientHeap = new MemoryHeapPmem(masterHeap,xxx)//对应client进程，函数实现了connect操作
clientHeap->slap() //对应mmap操作

2. 理解了上面，就不难理解下面surface操作的过程了：

client = new SurfaceComposerClient()

//向Surfaceflinger申请一个Surface，surface类型为PushBuffers
surfaceControl = client->createSurface(getpid(), 0, W, H,PIXEL_FORMAT_RGBA_565, ISurfaceComposer::ePushBuffers)

//获取ISurface对象
isurface = Test::getISurface(surfaceControl)
heap = new MemoryHeapBase(pmem_device, W * H)

sp pmemHeap = new MemoryHeapPmem(heap, 0)

pmemHeap->slap()

mBufferHeap = ISurface::BufferHeap(W,H,PIXEL_FORMAT_BGRA_565, pmemHeap)

isurface->registerBuffers(mBufferHeap)

//得到buffer指针
char * bp = static_cast(mBufferHeap.heap->base())

//向buffer写位图数据，注意要是32位的
XXXXXXXXXX

//提交修改，通知Surface Flinger更新屏幕
isurface->postBuffer(0)